工程教育專業(yè)認證背景下新型陶瓷材料課程教學(xué)改革探索與實踐*

許小兵，徐小勇，張 楊

(巢湖學(xué)院化學(xué)與材料工程學(xué)院，功能材料制備及應(yīng)用重點實驗室，安徽 合肥 238000)

工程教育是我國高等教育的重要組成部分，工程教育專業(yè)認證是專門針對高等院校開設(shè)的工程類專業(yè)實施的認證，旨在為相關(guān)工程技術(shù)人才從業(yè)提供教育質(zhì)量保證，從而實現(xiàn)工程教育和工程師資格的國際互認。1989年，美國、英國等6國發(fā)起和簽署了《華盛頓協(xié)議》，協(xié)議針對國際上本科工程學(xué)歷資格互認[1-3]。2016年6月我國成為《華盛頓協(xié)議》正式成員國，我國工程教育認證的結(jié)果和通過認證專業(yè)的畢業(yè)生學(xué)位將得到國際認可[4-5]。截至2019年底，全國共有241所普通高等學(xué)校1353個專業(yè)通過了工程教育認證，涉及化學(xué)、材料等21個工科專業(yè)類別[6-7]。近年來,工程教育認證受到高等院校的高度重視。

《新型陶瓷材料》課程是巢湖學(xué)院無機非金屬材料工程專業(yè)教育課程，是一門多學(xué)科交叉的綜合性技術(shù)課程，材料、化工、冶金、醫(yī)藥、電子、食品、環(huán)境和能源等生產(chǎn)過程都直接或間接地運用這一課程的相關(guān)知識。巢湖學(xué)院從2019年正式啟動工程教育專業(yè)認證工作，出臺《巢湖學(xué)院工程教育專業(yè)人才培養(yǎng)方案指導(dǎo)意見》，組織4個工程教育試點專業(yè)按專業(yè)認證要求制定人才培養(yǎng)方案、課程教學(xué)大綱。無機非金屬材料工程專業(yè)(專業(yè)代碼：080406)作為試點認證專業(yè)之一申請工程教育專業(yè)認證。

1 明確《新型陶瓷材料》課程目標

(1)課程目標1

了解新型陶瓷粉體形態(tài)、特性，掌握新型陶瓷粉體的性能及表征方法，掌握新型陶瓷材料常見的配方原理及方法，熟悉坯料預(yù)處理工藝；了解新型陶瓷成型設(shè)備及發(fā)展趨勢，掌握新型陶瓷材料常見成型方法；了解燒結(jié)相關(guān)概念，掌握燒結(jié)過程推動力及燒結(jié)過程中物質(zhì)傳遞，熟悉常見的燒結(jié)設(shè)備及燒結(jié)方法；了解新型陶瓷后加工目的、意義及常見加工設(shè)備，掌握新型陶瓷后續(xù)加工工藝原理，熟悉新型陶瓷后續(xù)加工常見方法。能夠根據(jù)用戶需求確定設(shè)計目標和技術(shù)方案，了解影響設(shè)計目標和技術(shù)方案的各種因素。

(2)課程目標2

熟悉常見的結(jié)構(gòu)陶瓷及其應(yīng)用，掌握氧化鋁陶瓷、氧化鋯陶瓷等常見氧化物陶瓷、碳化硅、氮化硅等常見非氧化物陶瓷的制備工藝，了解其它氧化物和非氧化物陶瓷的制備工藝；熟悉常見的功能陶瓷分類和常見功能陶瓷，掌握不同功能陶瓷的功能原理及應(yīng)用，掌握常見功能陶瓷制備工藝。

(3)課程目標3

了解傳統(tǒng)陶瓷與新型陶瓷的區(qū)別，掌握新型陶瓷的分類、性能與應(yīng)用以及研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢。了解納米陶瓷、陶瓷纖維等其他新型陶瓷材料的國際發(fā)展趨勢和研究熱點，理解和尊重世界不同文化的差異性和多樣性。

(4)課程目標4

掌握新型陶瓷粉體的制備、成型、燒結(jié)和后處理等工藝處理對陶瓷性能的影響，了解工程及產(chǎn)品全周期、全流程的成本構(gòu)成，掌握工程項目中涉及的管理與經(jīng)濟決策方法。

課程目標對畢業(yè)要求和畢業(yè)要求指標點的支撐如表1所示。

表1 課程目標對畢業(yè)要求和畢業(yè)要求指標點的支撐Table 1 The support of curriculum objective to graduation requirement and graduation requirement index points

2 改革措施

2.1 整合優(yōu)化課程內(nèi)容，注重培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計技術(shù)方案的能力

教材選用畢見強主編的《特種陶瓷工藝與性能》，根據(jù)課程目標對畢業(yè)要求指標點的支撐和對應(yīng)關(guān)系，在教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置上，進行課程內(nèi)容的整合優(yōu)化，注重培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計技術(shù)方案的能力。

如在特種陶瓷粉體的制備及其性能表征、成型、燒結(jié)及后續(xù)加工工藝的內(nèi)容設(shè)置上，圍繞課程目標，注重理論聯(lián)系生產(chǎn)實際,在講解理論知識的同時引入如ZTA結(jié)構(gòu)陶瓷、TiO2多孔催化陶瓷等大量生產(chǎn)實際和生產(chǎn)裝備，豐富了課程內(nèi)容，不僅讓學(xué)生了解產(chǎn)品及工藝流程的基本設(shè)計和技術(shù)方法，培養(yǎng)創(chuàng)新意識，而且引導(dǎo)學(xué)生對生產(chǎn)裝備選型等設(shè)計影響因素和經(jīng)濟因素進行全方位考慮。從而培養(yǎng)學(xué)生能夠根據(jù)用戶需求確定設(shè)計目標和技術(shù)方案，并學(xué)會考慮影響設(shè)計目標和技術(shù)方案的各種因素。

2.2 改進教學(xué)方法，加強培養(yǎng)學(xué)生理解技術(shù)方案對社會等影響的非技術(shù)能力

在教學(xué)過程中改變以往講授為主的方式，充分發(fā)揮學(xué)生的主導(dǎo)地位，讓學(xué)生通過查閱相關(guān)文獻，了解無機非金屬材料相關(guān)專業(yè)領(lǐng)域的國際發(fā)展趨勢、技術(shù)標準、知識產(chǎn)權(quán)、以及產(chǎn)業(yè)政策和法規(guī)。在專業(yè)實習(xí)中，帶領(lǐng)同學(xué)們實地參觀陶瓷制造企業(yè)，了解工程及產(chǎn)品的成本構(gòu)成，引導(dǎo)學(xué)生理解不同社會文化對工程活動的影響，理解工程項目中設(shè)計的工程管理和經(jīng)濟決策問題,加強培養(yǎng)學(xué)生理解技術(shù)方案對社會等影響的非技術(shù)能力。

如在講授新型陶瓷材料成型工藝時，我們采用案例式教學(xué)方法，以TiO2蜂窩脫硝催化劑陶瓷的生產(chǎn)制造為例。首先介紹了TiO2蜂窩脫硝催化劑陶瓷國際發(fā)展趨勢，《GB/T 31587-2015 蜂窩式煙氣脫硝催化劑國家標準》，《GB/T 38219-2019煙氣脫硝催化劑檢測技術(shù)規(guī)范》等技術(shù)標準和知識產(chǎn)權(quán)，以及將廢煙氣脫硝催化劑(釩鈦系)納入危險廢物進行管理，歸類為《國家危險廢物名錄》等產(chǎn)業(yè)政策法規(guī)。其次，重點就脫硝催化劑對環(huán)境保護的意義；原材料選擇時，不僅要滿足產(chǎn)品設(shè)計的性能和成型工藝要求，而且還要考慮環(huán)保、便宜及易得等；成型時，不僅要滿足產(chǎn)品外形構(gòu)造、尺寸，性能和產(chǎn)品質(zhì)量的要求，而且還要考慮生產(chǎn)批量、供應(yīng)時間、設(shè)備條件及資金等經(jīng)濟因素，確保企業(yè)盈利；在生產(chǎn)、運輸、安裝、調(diào)試、服役過程中，不僅要注重對現(xiàn)場工作人員的健康防護,產(chǎn)生的危險廢物的有效處理，還要考慮安全、法律、風(fēng)俗文化、宗教信仰和環(huán)境等制約因素幾個非技術(shù)方面進行探討式學(xué)習(xí)。從而，幫助學(xué)生理解不同社會文化對工程活動的影響，理解工程項目中設(shè)計的工程管理和經(jīng)濟決策問題,加強培養(yǎng)學(xué)生理解技術(shù)方案對社會等影響的非技術(shù)能力。

2.3 積極推進學(xué)業(yè)導(dǎo)師制，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力

學(xué)業(yè)導(dǎo)師制是我校自2017年實施的新型培養(yǎng)模式，不僅可以因材施教，個性化培養(yǎng)，而且建立了新型的師生關(guān)系。本科生直接參與到導(dǎo)師的科研項目，較成熟的課題申報大學(xué)生科技創(chuàng)新項目、學(xué)科與技能競賽項目，并作為畢業(yè)論文的課題。

學(xué)生參與熱情很高，2017-2020年間，其中《ZTA高溫結(jié)構(gòu)陶瓷的制備及其在缸套領(lǐng)域應(yīng)用研究》，《Al2O3中空纖維陶瓷膜的制備及其水處理應(yīng)用研究》獲批國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目；《鮮陶藝瓷-多彩氧化鋯陶瓷的踐行者》獲第五屆中國“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽(安徽賽區(qū)) 銅獎，第九屆挑戰(zhàn)杯安徽省大學(xué)生創(chuàng)業(yè)競賽 銅獎；《綠色ZrO2陶瓷的制備以及著色機理分析》，《藍色ZrO2陶瓷的制備以及特性的研究》參加皖維科技創(chuàng)新孵化基金項目并獲得結(jié)項驗收優(yōu)秀等次；《一種深藍色氧化鋯陶瓷的制備方法》獲巢湖學(xué)院第二屆大學(xué)生專利創(chuàng)新大賽二等獎等多項成果。

3 結(jié) 語

在巢湖學(xué)院無機非金屬材料專業(yè)工程認證背景下，新型陶瓷材料課程通過整合優(yōu)化課程內(nèi)容、改進教學(xué)方法和推進學(xué)業(yè)導(dǎo)師制等一系列的教學(xué)改革探索，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，增強了創(chuàng)新意識，取得了一定的成效。工程專業(yè)認證下，課程體系建設(shè)在探索中，只有注重對學(xué)生技術(shù)能力和非技術(shù)能力的培養(yǎng)，加強實踐環(huán)節(jié)，才能提高學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力，達到工程專業(yè)認證要求。